Drømmen om kvantecomputere, der er meget hurtigere end nutidens computere og som oven i købet har en betydeligt større hukommelse, er rykket et stort skridt nærmere.

Amerikanske fysikere fra Yale University, New Haven, USA, har nemlig fremstillet den første kvanteprocessor af silicium og andre faste stoffer ved at benytte sig af de selvsamme teknikker, som man bruger til at fremstille en ganske almindelig computerchip. Herefter har de demonstreret processorens gennemslagskraft ved at få den til at løse velkendte problemer langt hurtigere end klassiske processorer kan.

Resultaterne, som er opnået under ledelse af fysikeren Leonardo DiCarlo, er netop offentliggjort i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Nature.

»Det gode ved vores processor er, at den er fremstillet af faste materialer ved hjælp af almindelige industrielle teknikker,« siger Leonardo DiCarlo.

Kvantecomputer kan tricks

Fordelen ved en kvantecomputer er, at den kan benytte sig af nogle tricks, som vi ikke kender fra vores fodformede hverdag, men som er tilladt i den noget mere højtflyvende kvantefysiske verden.

En klassisk computers hukommelse er opbygget af såkaldte bits, der hver især kan af lagre en af to mulige tilstande, som f.eks. fortolkes som '0' og '1'. Når computeren bliver bedt om at løse en opgave, gør den det ved at kombinere dem. Eksempelvis kan to bits optræde i én af tilstandene 00, 11, 01 eller 10.

Kvantecomputere derimod har en mængde såkaldte qubits. En qubit behøver ikke at være 0 eller 1, men kan i en vis forstand være i begge tilstande på én gang. Det betyder, at en kvantecomputer kan regne på mange forskellige tal samtidig. Derfor kan man - hvis man er snedig nok - få den til at gennemgå en række muligheder for løsningen til et problem langt hurtigere end en klassisk computer kan.

Kigger flere steder på én gang

Forestil dig f.eks., at du har et skuffedarium med 100 skuffer foran dig. I en eller anden skuffe findes der en ting, som du leder efter.

Den eneste måde, du kan lede, er ved at trække skufferne ud en efter en og kigge efter. Hvis du er rigtig uheldig, findes tingen i den sidste skuffe, du tjekker.

En kvantecomputer vil kunne løse problemer af en langt mere kompleks kaliber end nutidens maskiner kan. De har både en hurtigere hjerne ogen større hukommelse. (Foto: Colourbox)

Den opgave kan kvantecomputeren løse betydeligt hurtigere, da den kan tjekke indholdet af mange flere skuffer samtidigt. Det antal forsøg, som en kvantecomputer skal bruge på at finde den, er kvadratroden af det samlede antal skuffer. Hvis en almindelig computer skal kigge 100 gange, behøver en kvantecomputer altså højst ti forsøg.

Det var netop den slags opgaver, som kvanteprocessoren fra Yale University blev sat til at løse - med stor succes.

Lang vej endnu

Leonardo DiCarlo påpeger dog, at der stadig er lang vej til at man kan erstatte sin hjemmepc med en kvantecomputer. Den kvanteprocessor som han og hans kolleger har lavet består nemlig kun af to qubits, hvilket er meget lidt set i forhold til de processorer, der udgør hjernen, den såkaldte CPU, på nutidens computere.

Hvis kvanteprocessoren skal kunne give de nuværende processorer baghjul skal den kunne jonglere med hundredvis af qubits. Den store udfordring de kommende år bliver derfor at finde en måde at opskalere processoren på, påpeger forskerne i Nature.

Erstatter gigantstore Storm P-maskiner

Foreløbig kan man dog glæde sig over, at man har overvundet den første forhindring, nemlig at fremstille en kvanteprocessor af materialer, som er lette at håndtere. Hidtil er det kun lykkedes at lave kvanteprocessorer med gigantstore og Storm-P-agtige opstillinger, der består af et virvar at lasere, der styres med stærke magneter.

Sådanne opstillinger er imidlertid svære at have stående på et skrivebord, så derfor har man længe arbejdet ihærdigt på at finde en løsning bestående af almindelige materialer, der kan pakkes sirligt ned i en flytbar kasse.

Professor Ivan Damgård fra Datalogisk Institut, Aarhus Universitet, der til daglig underviser i 'quantum computing' hilser den nye processor velkommen.

»Det er meget interessant, at det nu er bevist, at man kan lave kvanteberegninger med såkaldt solid state-teknologi, der bruger samme råstof, som vi har i almindelige computere. Det giver håb om, at det kan blive lettere at lave kvantecomputere i fremtiden. Men der er langt igen, for vi ved ikke om teknologien skalerer til beregninger på mange bits,« pointerer han.